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文章目錄
- 一、Jacobi 旋轉(zhuǎn)法
- 二、Jacobi 過(guò)關(guān)法
- 三、Householder 方法
- 四、乘冪法
- 四、乘冪法的加速
??矩陣的特征值(eigenvalue)和特征向量(eigenvector)在很多應(yīng)用中都具有重要的數(shù)學(xué)和物理意義。
??本文將詳細(xì)介紹乘冪法的基本原理和步驟,并給出其Python實(shí)現(xiàn)。
一、Jacobi 旋轉(zhuǎn)法
??Jacobi 旋轉(zhuǎn)法的每一次迭代中,需要選擇一個(gè)非對(duì)角元素最大的位置,然后構(gòu)造相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣,進(jìn)行相似變換,使得矩陣逐漸對(duì)角化。
【計(jì)算方法與科學(xué)建?!烤仃囂卣髦蹬c特征向量的計(jì)算(一):Jacobi 旋轉(zhuǎn)法及其Python實(shí)現(xiàn)
二、Jacobi 過(guò)關(guān)法
??Jacobi 過(guò)關(guān)法(Jacobi’s threshold method)是 Jacobi 旋轉(zhuǎn)法的一種改進(jìn)版本,其主要目的是減少計(jì)算工作和提高運(yùn)行速度。該方法通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整閾值,并根據(jù)閾值對(duì)非對(duì)角元素進(jìn)行選擇性的旋轉(zhuǎn)變換,以逐步對(duì)角化對(duì)稱矩陣。
【計(jì)算方法與科學(xué)建?!烤仃囂卣髦蹬c特征向量的計(jì)算(二):Jacobi 過(guò)關(guān)法及其Python實(shí)現(xiàn)(Jacobi 旋轉(zhuǎn)法的改進(jìn))
三、Householder 方法
??如果對(duì)任意向量 z z z,我們可以將其分解為與 u u u 平行的分量 a u au au 和與 u u u 正交的分量 b v bv bv,即 z = a u + b v z = au + bv z=au+bv,那么 Householder 變換會(huì)將 z z z 變換為 ? a u + b v -au + bv ?au+bv。這個(gè)變換可以理解為鏡面反射,它不改變向量在與 u u u 正交的平面上的投影,但將向量沿著 u u u 的方向反射。數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
H z = a u + b v → ? a u + b v Hz = au + bv \rightarrow -au + bv Hz=au+bv→?au+bv
??這個(gè)性質(zhì)使得 Householder 變換在一些數(shù)值計(jì)算的應(yīng)用中非常有用,例如矩陣三對(duì)角化、 QR 分解等。
【計(jì)算方法與科學(xué)建模】矩陣特征值與特征向量的計(jì)算(三):Householder方法及其Python實(shí)現(xiàn)
四、乘冪法
四、乘冪法的加速
占坑:乘冪法的加速具體內(nèi)容,待明日完善……